本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種電容型鋰離子起停電池。

背景技術(shù)：

隨著社會的發(fā)展，人們對出行方式提出了更高的要求，汽車已經(jīng)成為方便出行的主要方式，然而，汽車的廣泛應(yīng)用對環(huán)境造成了較大的污染。而且，汽車在城市工況行駛時,車輛起停十分頻繁,在交叉路口、紅綠燈處等怠速停車的時間越來越長,在怠速停車時發(fā)動機(jī)仍保持怠速運(yùn)轉(zhuǎn),汽車怠速時間占行車時間的30％以上,而且怠速工況下有相當(dāng)一部分油耗浪費(fèi),而且會增加了廢氣排放量，加重了污染環(huán)境。怠速起停系統(tǒng)在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)上的啟動電機(jī)上加裝了驅(qū)動啟動電機(jī),用來控制發(fā)動機(jī)的啟動和停止,即取消了發(fā)動機(jī)的怠速,從而降低油耗和排放。在停車是取消怠速和制動能量回收能使車輛燃油經(jīng)濟(jì)性有較大提高。

特別是近年國際上對節(jié)能環(huán)保汽車持續(xù)鼓勵，低油耗節(jié)能車型，成為未來汽車市場主流。汽車上加裝起停技術(shù)是實(shí)現(xiàn)低油節(jié)能的主要方式之一，因?yàn)樵摷夹g(shù)可節(jié)省燃油消耗5％以上。然而，目前起停電源主要用的是鉛酸電池，存在環(huán)境污染大，使用壽命有限，累計成本高等缺點(diǎn)，迫切需要一種新型儲能技術(shù)來替換。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的起停電池所存在的上述問題，提供了一種功率密度高，使用壽命長，使用安全性好的鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種電容型鋰離子起停電池，包括由正極片、負(fù)極片、隔膜構(gòu)成的電芯、電解液、容納電芯的外殼，所述正極片包括正集流體及涂覆于正集流體上的正極材料，所述負(fù)極片包括涂覆于負(fù)集流體上的負(fù)極材料，所述正極材料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：60～81.4％正極活性材料，15～34.5％導(dǎo)電劑，3.6～5.5％正極粘結(jié)劑，所述正極活性材料由尖晶石型的錳基含鋰氧化物和碳材料按質(zhì)量比(6：4)～(9：1)組成，其中尖晶石型的錳基含鋰氧化物的化學(xué)式為：LiMn_xNi_yO₄，其中，1＜x＜1.6，0.4＜y＜1，碳材料為活性碳、石墨烯、碳納米管、碳?xì)饽z中的一種或幾種，碳材料的比表面積為1200m²/g以上；所述負(fù)極材料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：70～86％負(fù)極活性材料，3～15％石墨類導(dǎo)電劑，3～15％負(fù)極粘結(jié)劑，所述負(fù)極活性材料為摻鋯或表面碳包覆的鈦酸鋰。本發(fā)明對電池體系進(jìn)行了優(yōu)化，正極活性材料采用尖晶石型的錳基含鋰氧化物和碳材料，負(fù)極活性材料采用摻鋯或表面碳包覆的鈦酸鋰，得到的電池功率密度高，使用壽命長，使用安全性好，非常適合作為汽車內(nèi)起停電機(jī)的供電電源。

作為優(yōu)選，所述正集流體為鋁箔，所述負(fù)集流體為銅箔。

作為優(yōu)選，所述正極粘結(jié)劑、負(fù)極粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚環(huán)氧乙烯、聚丙烯酸酯中的一種或多種。

作為優(yōu)選，所述隔膜的基材為聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈或?qū)Ρ蕉姿嵋叶ィ牡谋砻嫔贤扛灿袩o機(jī)氧化物涂料，所述無機(jī)氧化物涂料中的無機(jī)氧化物為Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、ZrO₂、B₂O₃中的一種或幾種。

作為優(yōu)選，所述電解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑、防過充添加劑和高低溫添加劑。

作為優(yōu)選，所述電解液中的鋰鹽濃度為0.5～2mol/L，鋰鹽為LiPF₆、LiClO₄、LiBOB、LiAsF₆、LiCF₃SO₃中的一種或多種。

作為優(yōu)選，所述有機(jī)溶劑由以下體積百分含量的組分組成：25～30％碳酸二甲酯，15～20％碳酸甲乙酯，20～30％碳酸二乙酯，20～30％碳酸乙烯酯，0.5～4％碳酸亞乙烯酯，1～5％碳酸乙烯亞乙酯。本發(fā)明對溶劑組分進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，能與本發(fā)明的正、負(fù)極片完美配合，且適用溫度范圍廣，從而保證電池的電化學(xué)性能。

作為優(yōu)選，所述防過充添加劑的添加量為電解液總質(zhì)量的0.5～4.0％，防過充添加劑為聯(lián)苯、環(huán)已苯或二甲苯。

作為優(yōu)選，所述高低溫添加劑的添加量為電解液總質(zhì)量的0.5～4.0％，高低溫添加劑為1,3-丙烷磺內(nèi)酯、鄰苯二甲酸酐或乙酸甲酯。

因此，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)對電池體系進(jìn)行了優(yōu)化，正極活性材料采用尖晶石型的錳基含鋰氧化物和碳材料，負(fù)極活性材料采用摻鋯或表面碳包覆的鈦酸鋰，同時對有機(jī)溶劑組分也進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，得到的電池功率密度高，使用壽命長，使用安全性好，非常符合汽車的起停電池對功率和壽命的要求；

(2)與傳統(tǒng)的啟動電池比，本發(fā)明的電池具有更高的質(zhì)量能量密度和體積能量密度，減輕了整車的重量，節(jié)約大量的空間，非常符合汽車的起停電池對質(zhì)量輕和體積小的要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中的電容型鋰離子電池的循環(huán)性能圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

實(shí)施例1

一種電容型鋰離子起停電池，包括由正極片、負(fù)極片、隔膜構(gòu)成的電芯、電解液、容納電芯的外殼，隔膜的基材為聚乙烯，基材的表面上涂覆有無機(jī)氧化物涂料，無機(jī)氧化物涂料中的無機(jī)氧化物為TiO₂，正極片包括正集流體(鋁箔)及涂覆于正集流體上的正極材料，負(fù)極片包括涂覆于負(fù)集流體(銅箔)上的負(fù)極材料，正極材料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：60％正極活性材料，34.5％導(dǎo)電劑，5.5％正極粘結(jié)劑，正極活性材料由尖晶石型的錳基含鋰氧化物和碳材料按質(zhì)量比6：4組成，其中尖晶石型的錳基含鋰氧化物的化學(xué)式為：LiMn_1.2Ni_0.8O₄，碳材料為石墨烯，碳材料的比表面積為1800m²/g，正極粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯；負(fù)極材料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：70％負(fù)極活性材料，15％石墨類導(dǎo)電劑，15％負(fù)極粘結(jié)劑，負(fù)極活性材料為摻鋯的鈦酸鋰，負(fù)極粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯；解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑、防過充添加劑和高低溫添加劑，電解液中的鋰鹽濃度為0.5mol/L，鋰鹽為LiBOB，有機(jī)溶劑由以下體積百分含量的組分組成：25％碳酸二甲酯，20％碳酸甲乙酯，20％碳酸二乙酯，30％碳酸乙烯酯，4％碳酸亞乙烯酯，1％碳酸乙烯亞乙酯，防過充添加劑的添加量為電解液總質(zhì)量的0.5％，防過充添加劑為二甲苯，高低溫添加劑的添加量為電解液總質(zhì)量的0.5％，高低溫添加劑為鄰苯二甲酸酐。

對根據(jù)本實(shí)施例中的體系制得的型號為12100120P，標(biāo)稱容量為7000mAh的鋰離子電池進(jìn)行充放電循環(huán)性能測試，最終的充放電循環(huán)性能曲線如圖1所示。

通過圖1可以看出，本發(fā)明的電容型鋰離子起停電池循環(huán)性能優(yōu)異。

本發(fā)明的電容型鋰離子起停電池循環(huán)性能曲線相似，故在下述實(shí)施例中不再贅述。

實(shí)施例2

一種電容型鋰離子起停電池，包括由正極片、負(fù)極片、隔膜構(gòu)成的電芯、電解液、容納電芯的外殼，隔膜的基材為聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈或?qū)Ρ蕉姿嵋叶?，基材的表面上涂覆有無機(jī)氧化物涂料，無機(jī)氧化物涂料中的無機(jī)氧化物為Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、ZrO₂、B₂O₃中的一種或幾種，正極片包括正集流體(鋁箔)及涂覆于正集流體上的正極材料，負(fù)極片包括涂覆于負(fù)集流體(銅箔)上的負(fù)極材料，正極材料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：81.4％正極活性材料，15％導(dǎo)電劑，3.6％正極粘結(jié)劑，正極活性材料由尖晶石型的錳基含鋰氧化物和碳材料按質(zhì)量比9：1組成，其中尖晶石型的錳基含鋰氧化物的化學(xué)式為：LiMn_1.2Ni_0.8O₄，碳材料為活性碳和碳納米管(質(zhì)量比1:1)，碳材料的比表面積為1600m²/g，正極粘結(jié)劑為聚四氟乙烯和聚環(huán)氧乙烯(質(zhì)量比1:2)，負(fù)極材料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：86％負(fù)極活性材料，3％石墨類導(dǎo)電劑，11％負(fù)極粘結(jié)劑，負(fù)極活性材料為表面碳包覆的鈦酸鋰，負(fù)極粘結(jié)劑為聚環(huán)氧乙烯和聚丙烯酸酯(質(zhì)量比1:1)；解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑、防過充添加劑和高低溫添加劑，電解液中的鋰鹽濃度為2mol/L，鋰鹽為LiPF₆、LiClO₄和LiCF₃SO₃(質(zhì)量比1:2:1)，有機(jī)溶劑由以下體積百分含量的組分組成：30％碳酸二甲酯，15％碳酸甲乙酯，29.5％碳酸二乙酯，20％碳酸乙烯酯，0.5％碳酸亞乙烯酯，5％碳酸乙烯亞乙酯，防過充添加劑的添加量為電解液總質(zhì)量的4.0％，防過充添加劑為聯(lián)苯，高低溫添加劑的添加量為電解液總質(zhì)量的4.0％，高低溫添加劑為1,3-丙烷磺內(nèi)酯。

實(shí)施例3

一種電容型鋰離子起停電池，包括由正極片、負(fù)極片、隔膜構(gòu)成的電芯、電解液、容納電芯的外殼，隔膜的基材為對苯二甲酸乙二酯，基材的表面上涂覆有無機(jī)氧化物涂料，無機(jī)氧化物涂料中的無機(jī)氧化物為Al₂O₃和SiO₂(質(zhì)量比1:2)，正極片包括正集流體(鋁箔)及涂覆于正集流體上的正極材料，負(fù)極片包括涂覆于負(fù)集流體(銅箔)上的負(fù)極材料，正極材料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：70％正極活性材料，25％導(dǎo)電劑，5％正極粘結(jié)劑，正極活性材料由尖晶石型的錳基含鋰氧化物和碳材料按質(zhì)量比3：1組成，其中尖晶石型的錳基含鋰氧化物的化學(xué)式為：LiMn_1.2Ni_0.6O₄，碳材料為活性碳和碳?xì)饽z(質(zhì)量比2:1)，碳材料的比表面積為1600m²/g，正極粘結(jié)劑為聚四氟乙烯和聚環(huán)氧乙烯(質(zhì)量比2:1)；負(fù)極材料由以下質(zhì)量百分比的組分組成：83％負(fù)極活性材料，14％石墨類導(dǎo)電劑，3％負(fù)極粘結(jié)劑，負(fù)極活性材料為表面碳包覆的鈦酸鋰，負(fù)極粘結(jié)劑為聚環(huán)氧乙烯和聚丙烯酸酯(質(zhì)量比2:1)；解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑、防過充添加劑和高低溫添加劑，電解液中的鋰鹽濃度為1.6mol/L，鋰鹽為LiPF₆，有機(jī)溶劑由以下體積百分含量的組分組成：26％碳酸二甲酯，16％碳酸甲乙酯，30％碳酸二乙酯，25％碳酸乙烯酯，1％碳酸亞乙烯酯，2％碳酸乙烯亞乙酯，防過充添加劑的添加量為電解液總質(zhì)量的2％，防過充添加劑為聯(lián)苯，高低溫添加劑的添加量為電解液總質(zhì)量的1.5％，高低溫添加劑為1,3-丙烷磺內(nèi)酯。

以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。